一种自动化的地质构造约束层析反演方法技术

本发明专利技术公开了一种自动化的地质构造约束层析反演方法，包括以下步骤：首先提取观测数据；利用观测数据，在初始速度模型中反传，进行叠前深度偏移，得到初始的偏移剖面；从初始的偏移剖面中自动提取地层构造属性；根据观测数据、初始速度模型以及地层构造属性，利用射线追踪或敏感核函数构建构造约束层析方程组；迭代反演求解速度更新量，更新速度模型，最终更新后获得最终的速度模型。本发明专利技术中的整个层析反演迭代过程全自动化，不需要进行人工干预，这提高了整个速度估计过程的效率，减少了人工工作量，缩短了处理周期；由于引入了地下地质倾角来约束速度模型，反演得到的速度模型具有较高的精度，满足后续偏移成像的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种自动化的地质构造约束层析反演方法
本专利技术涉及油气勘探开发中的地震成像与反演领域，具体涉及一种自动化的地质构造约束层析反演方法。
技术介绍
地震勘探技术的目标是利用地震波成像技术，实现对地下结构的定位、识别和描述，为地下油气藏的勘探提供直观、可靠的依据。而地震波成像技术主要包括偏移成像和反演成像两个方面。偏移成像的本质是利用观测到的地震波场记录进行正、反向传播，同时消除地震波的传播效应，最后获取地下地质结构图像的过程；反演成像的本质是根据观测数据和地球物理模型参数之间的函数关系，逆向映射求取地球物理模型的过程。因此，从本质上说，反演成像的应用比偏移成像的应用更为广泛。常规的地震反演成像主要包括地震层析反演、最小二乘叠前深度偏移和AVO/AVA反演这三项核心技术，而地震层析反演技术更是后两项技术得以成功实现的基础和前提。从理论上，地震层析反演技术主要有两个方向：基于射线理论的射线类层析和基于波动理论的波动方程层析。而射线束层析是近年研究的热点，射线束层析是介于射线类层析和波动方程层析之间的折中方法，兼顾了层析效率高和相对稳定的优点，其类型主要有高斯束层析、菲涅尔体层析、胖射线层析和高斯波包层析等。常规射线层析具有灵活、高效的优势，然而其对应的反问题往往是稀疏、病态的，所以在反演求解层析方程的过程中需要加入对反演模型的先验约束。在反问题的求解过程中加入模型的构造约束是目前最有效的层析预条件技术，目前工业界常用的构造约束技术能较好地控制地下速度模型的趋势，但往往需要人工拾取地下地质层位，造成工作流程繁琐、耗时耗力。地震层析反演技术能估计出较为准确的地下宏观速度模型，是一种兼具效率与实用性的速度反演技术，然而由于数据采集不理想以及射线理论的限制，反演过程往往是病态的。常规解决方案是在偏移剖面上人工拾取地下地质层位，并以此约束地下速度模型，该方法在实际操作过程中十分耗时耗力，甚至达不到勘探开发的效率需求。因此，研发出一种构造约束层析反演方法，避免人工拾取地下地质层位的繁重工作，从而对于快速、准确构建地下速度模型，使得勘探开发效率更高。
技术实现思路
针对地震层析反演技术中存在的偏移剖面上人工拾取地下地质层位，并以此约束地下速度模型，该方法在实际操作过程中十分耗时耗力，甚至达不到勘探开发的效率需求的问题，本专利技术提出一种自动化的构造约束层析反演方法，旨在避免人工拾取地下地质层位的繁重工作，从而对于快速、准确构建地下速度模型，使得勘探开发效率更高。本专利技术提供的一种自动化的地质构造约束层析反演方法，包括以下步骤：S100：首先提取观测数据；S200：利用观测数据，在初始速度模型中反传，进行叠前深度偏移，得到初始的偏移剖面；S300：从初始的偏移剖面中自动提取地层构造属性；S400：根据观测数据、初始速度模型以及地层构造属性，利用射线追踪计算层析敏感核函数，构建构造约束层析方程组；S500：迭代反演求解速度更新量，更新速度模型，最终更新后获得最终的速度模型。进一步的，步骤S200中所述叠前深度偏移为高斯束叠前深度偏移。进一步的，步骤S300中所述地层构造属性包括地层倾角信息和地层位置信息。进一步的，步骤S300中所述的自动提取的方法为采用结构张量算法处理偏移剖面，提取偏移剖面中的地层倾角信息。进一步的，所述结构张量算法如下：其中gx为地震图像沿水平方向的梯度，gy为地震图像沿垂直方向的梯度，<·>为二维高斯光滑滤波，G为结构张量算子。进一步的，步骤S400中所述的构造约束层析方程组为：STLTLSu＝STLTτ其中L为射线层析核函数，S为预条件算子，τ是正演计算地震波传播走时与接收数据走时的差，u为层析反演的速度模型更新量；其中预算子S的表达式如下：S＝(I)+DTGD-1其中，I是单位阵，D是梯度算子DT是D的转置矩阵G是结构张量算子。进一步的，采用最小二乘QR方法(LSQR)求解构造约束层析方程组STLTLSu＝STLTτ。本专利技术提供的一种自动化的地质构造约束层析反演方法。有现有技术相比具有以下优势：第一，本专利技术中的整个层析反演迭代过程全自动化，不需要进行人工干预，这提高了整个速度估计过程的效率，减少了人工工作量，缩短了处理周期；第二，由于引入了地下地质倾角来约束速度模型，反演得到的速度模型具有较高的精度，满足后续偏移成像的要求。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术实施例一中的自动化的地质构造约束层析反演方法的流程图；图2是本专利技术实施例二中采用的多层背斜理论模型；图3是本专利技术实施例二中的多层背斜理论模型的平滑速度模型；图4是本专利技术实施例二中的多层背斜理论模型的正演地震记录；图5是本专利技术实施例二中的初始速度模型；图6是本专利技术实施例二中的初始速度叠前深度偏移剖面图；图7是本专利技术实施例二中的在初始偏移剖面上提取的地层倾角信息剖面图；图8是本专利技术实施例二中的地质构造约束层析反演迭代50次更新后的速度模型；图9是本专利技术比较例中无地质构造约束层析反演迭代50次更新后的速度模型；图10是初始速度模型、正确速度模型、本专利技术实施例二地质构造约束层析反演速度模型和比较例无地质构造约束层析反演速度模型在CIP＝488(其中CIP是指commonimagepoint，即共成像点)处的偏移后生成的角道集的对比图；其中，图10a为初始速度模型偏移后的角道集；图10b为正确速度模型偏移后的角道集；图10c为本专利技术实例二中的地质构造约束层析反演速度模型偏移后的角道集；图10d为本专利技术比较例中无地质构造约束层析反演速度模型偏移后的角道集。另外，在图2、图3、图5、图8和图9四幅图中，左侧为色标，右侧为图件，其中图件的横坐标和纵坐标的单位均为km，即千米；色标的单位为m/s，即米/秒；图6和图7的横坐标和纵坐标的单位均为km，即千米。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例一如图1所示为本实施例中的自动化的地质构造约束层析反演方法的流程图，本实施例中的自动化的地质构造约束层析反演方法，包括以下步骤：S100：首先提取观测数据；S200：利用观测数据，在初始速度模型中返传，进行叠前深度偏移，得到初始的偏移剖面；S300：从初始的偏移剖面中自动提取地层构造属性；S400：根据观测数据、初始速度模型以及地层构造属性，利用射线追踪计算敏感核函数，构建构造约束层析方程组；S500：迭代反演求解速度更新量，更新速度模型，最终更新后获得最终的速度模型。优选的，步骤S200中所述叠前深度偏移为高斯束叠前深度偏移。优选的，步骤S300中所述地层构造属性包括地层倾角信息和地层位置信息。优选的，步骤S300中所述的自动提取的方法为采用结构张量算法处理偏移剖面，提取偏移剖面中的地层倾角信息。本实施例中的结构张量法拾取地下地质倾角的原理及方法如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动化的地质构造约束层析反演方法，包括以下步骤：S100：首先提取观测数据；S200：利用观测数据，在初始速度模型中反传，进行叠前深度偏移，得到初始的偏移剖面；S300：从初始的偏移剖面中自动提取地层构造属性；S400：根据观测数据、初始速度模型以及地层构造属性，利用射线追踪计算层析敏感核函数，构建构造约束层析方程组；S500：迭代反演求解速度更新量，更新速度模型，最终更新后获得最终的速度模型。

【技术特征摘要】
1.一种自动化的地质构造约束层析反演方法，包括以下步骤：S100：首先提取观测数据；S200：利用观测数据，在初始速度模型中反传，进行叠前深度偏移，得到初始的偏移剖面；S300：从初始的偏移剖面中自动提取地层构造属性；S400：根据观测数据、初始速度模型以及地层构造属性，利用射线追踪计算层析敏感核函数，构建构造约束层析方程组；S500：迭代反演求解速度更新量，更新速度模型，最终更新后获得最终的速度模型。2.根据权利要求1所述的自动化的地质构造约束层析反演方法，其特征在于，步骤S200中所述叠前深度偏移为高斯束叠前深度偏移。3.根据权利要求1所述的自动化的地质构造约束层析反演方法，其特征在于，步骤S300中所述地层构造属性包括地层倾角信息和地层位置信息。4.根据权利要求1所述的自动化的地质构造约束层析反演方法，其特征在于，步骤S300中所述的自动提取的方法为采用结构张量算法处理偏移剖面，提取偏移剖面中的地层倾角信息。5.根据权利要求4所述的自动化的地质构造约束层析反演方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪瑶，蔡杰雄，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11